JPH03188680A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像装置に係わるもので、特にフレア現象
の抑制に効果的な構造を有する装置に関する。

（従来の技術） 従来の固体撮像装置の構造について、図面を用いて説明
する。第５図は、中空型のパッケージ構造を有した装置
１０１の縦断面を示したものである。外囲器１０２の内
側底面に、図示されていないリードにワイヤ５で接続さ
れた受光素子４が載置されている。そして外囲器１０２
の受光側の上面が、シール剤６により保護窓ガラス１０
３で密閉されている。このような構造の固体撮像装置１
０１に対して、レンズ１１０を通過した光が入射し、被
写体の光学的画像情報が電気的信号に変換される。

（発明が解決しようとする課題） ところがこの場合に、保護窓ガラス１０３の表面の反射
率が高いと、多重反射が起きる。即ち光Ｌａのように、
保護窓ガラス１０３を一旦通過した後、リード５と保護
窓ガラス１０３との間で反射を繰り返すことがある。あ
るいは、光Ｌｂのように受光素子４自身と保護窓ガラス
１０３との間で反射を繰り返すことがあり、これらはい
ずれも多重反射した後に、受光素子４に入射する。また
光Ｌｃのように、レンズ１１０と保護窓ガラス１０３と
の間で、多重反射を起こす場合もある。

このような現象は、いずれもフレアの原因となって、画
像劣化を招いていた。

そしてこのような多重反射は、第６図に示されたような
樹脂封止型のパッケージ構造を有する固体撮像装置１１
１においても、同様に起きていた。

この装置１１１は、リード１１４にワイヤ５接続された
半導体チップ４が、透光性樹脂から成るパッケージ１１
２で封止されたものである。この装置１１１でも、光Ｌ
ａａのようにパッケージ１１２のうちの受光表面１１３
とり−ド５との間や、光Ｌｂｂのように受光表面１１３
と受光素子４との間（光Ｌｂｂ）で、あるいは光Ｌｃｃ
のように受光表面１１３と図示されていないレンズやフ
ィルタとの間で多重反射し、フレアを招いていた。

このような多重反射を抑制するため、従来は保護窓ガラ
ス１０３や、パッケージ１１２の受光表面１１３に多層
コーティングを施し、無反射化を図っていた。事実、業
務用の固体撮像装置に対しては、大半が多層コーティン
グされている。

しかし、このような多層コーティングを施すとコストが
増大する。このため、民生用や監視カメラ用の固体撮像
装置に対しては高価で採用することができず、フレアを
有効に抑制することはできなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安価で
かつフレアを抑制し得る固体撮像装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の固体撮像装置は、受光素子と、この受光素子が
載置された外囲器と、前記受光素子が載置された前記外
囲器の受光面側を覆うように設けられた窓ガラスとを備
え、窓ガラスは、受光素子の受光表面に向かって垂直に
入射した光が多重反射するのを抑制し得るように、受光
素子の受光表面に対して、所定の傾き角度を有するよう
に外囲器に設けられていることを特徴としている。

あるいは受光素子と、この受光素子を包囲するように形
成された透光性樹脂から成るパッケージとを備え、パッ
ケージはその受光側の表面が、受光素子の受光表面に向
かって垂直に入射した光が多重反射するのを抑制し得る
ように、受光素子の受光表面に対して、所定の傾き角度
を有するように形成されていることを特徴とするもので
あってもよい。

ここで、所定の傾き角度は、約５度から３０度の範囲内
にあるのが好ましい。

（作　用） 受光素子の受光表面に向かって垂直に光が入射した場合
に、この受光表面と窓ガラスが平行であるときは、窓ガ
ラスと固体撮像装置との間等において多重反射が起こり
、フレアを招くことになるが、所定の傾き角度を有する
ように窓ガラスが外囲器に設けられていることから、こ
のような現象の発生が抑制される。

このことは、外囲器と窓ガラスの代わりに、受光素子を
透光性樹脂から成るパッケージで包囲した装置において
も同様であり、受光素子の受光表面に向かって垂直に入
射した光が多重反射するのが抑制される。

ここで所定の傾き角度は、大きい程多重反射防止効果が
大きいが、透光性が失われていくため約５度から３０度
の範囲内にあるのが好ましい。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明
する。

第１図に、第１の実施例による固体撮像装置１の構造を
示す。この装置１は、パッケージ構造が中空型のもので
ある。同じ中空型の従来の装置（第５図）と異なり、受
光素子４の受光表面に平行な方向ＡＢに対し、傾き角度
θ１の傾斜がついた状態で保護窓ガラス３が外囲器１に
設けられている。ここで、従来の装置と同一のものには
同一の番号を付して説明を省略する。このように、保護
窓ガラスが傾き角度θｌだけ傾けて設けられていること
により、入射光の多重反射が防止されてフレアが抑制さ
れる。

この場合に、多重反射は傾き角度θｌが増大するに従っ
て減少していく。しかし、必要以上に大きくすると保護
窓ガラス３の光透過率が減少するため、用途毎に必要な
フレア減少率と感度が得られるように、最適な角度を選
択すべきである。

般には、約５度から３０度の範囲が好ましい。

また第２の実施例として、樹脂封止型のパッケージ構造
を何した固体撮像装置を第２図に示す。

この装置では、透光性樹脂から成るパッケージ１２の受
光表面１３が、やはり受光素子４の受光表面に平行な方
向ＡＢに対して、傾き角度θ２がついている。これによ
り、第１の実施例と同様に入射光の多重反射が防止され
て、フレアが抑制される。

次ぎに、第１の実施例による装置を用いて、フレア抑制
効果を調べた実験について説明する。第３図に、この実
験で用いた装置の配置を示す。駆動回路４５によって駆
動される固体撮像装置１に、レンズ系４２、水晶ローパ
スフィルタ４１を通過した光Ｂが入射されて画像信号に
変換される。そして、ＣＤＳ　（相関二重サンプリング
）回路４３で雑音を除去された画像信号を、オシロスコ
ープ４４で測定し、フレア強度を求めた。

ここで固体撮像装置１として、通常の白黒テレビ用とし
て市販されているインターライン方式のＣＣＤエリアイ
メージセンサ（東芝製 ＴＣＤ２１３Ｃ）を用いた。固体撮像素子の表面は、光
学的遮光のため、フォトダイオード部分以外はアルミ膜
で覆われており、光学的反射率の高い状態となっている
。また、このフォトダイオード周辺のアルミ−ワイヤ等
の光反射に対して、光学的遮光枠の取り付は等の特別な
対策は施していない。保護窓ガラスには、波長４００〜
８００ｎｍの光に対し透過率９０％の市販されているガ
ラス（厚さ０．７關）を用いている。また、コーティン
グ等のコスト上昇につながる反射防止対策は一切施して
いない。即ち、保護ガラスの角度以外は、標準仕様の製
品と全く同等の構造を有している。

また、このような固体撮像装置１に対する被写体として
、この第３図に示された断面構造を有するテストチャー
ト３１を用いた。このテストチャート３１は、内部が完
全暗部となるように植毛紙３４を用いており、表面のカ
バー３３には、中央に六３２が形成されている。これに
より、光源４５で光を照射されたテストチャート３１を
固体撮像装置１から見ると、中央部３２に暗部（面積比
１５％）があり、周囲が明部となっている。またテスト
チャート表面での照度は、暗部で０．１ｃｄ／ｃｍ２、
明部で１８　ｃｄ／　ｃｍ　２であり、１８０倍のコン
トラスト比があった。

レンズ系４２としては、テレビカメラ用セットに用いら
れているものを使用し、絞り条件は多重反射の有無を比
較し易いように、ｆ−８，５とし、平行光成分が多く得
られるようにした。駆動回路４５及びＣＤＳ回路４３は
、通常の白黒テレビ用として用いられているものを使用
した。

このような条件下でフレア量を測定したが、フレア量は
暗部と明部との各々のＣＤＳ出力の比として定義した。

ここでフレア量自体は、光量や光学系に影響を受けて、
絶対的な値そのものを取り扱うのは適切でない。このこ
とから、従来の装置（保護窓ガラスの傾き角度θｌが０
度）のフレア量を１として、本実施例による装置のフレ
ア量を相対的なフレア強度として測定した。この測定結
果を、第４図に示す。この結果から明らかなように、傾
き角度θ１が０から大きくなるにつれて、相対フレア強
度が徐々に低下していく。そして、傾き角度θＩが５度
の前後で大きな効果が得られており、ガラスの透光性も
併せて考慮すると、５度〜１０度という傾き角度は、フ
レアを抑制する上で有効であることがわかる。

上述した実施例は、いずれも−例であって本発明を限定
するものではない。例えば、固体撮像装置の構造は、第
１図や第２図に示されたものと必ずしも一致している必
要はなく、受光素子の受光表面に向かって垂直に入射し
た光が多重反射するのを抑制し得るように、窓ガラスあ
るいは樹脂の受光表面が傾きを持って設けられていれば
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の固体撮像装置は、受光素子
の受光表面に対して所定の傾き角度を有するように、窓
ガラスが外囲器に対して設けられているため、受光素子
の受光表面に向かって垂直に入射した光が、多重反射す
るのが防止されて、フレアの発生が抑制される。しかも
多層コーティング等のコスト上昇を招く反射防止対策は
、−切不要である。この効果は、外囲器と窓ガラスの代
わりに受光素子を透光性樹脂から成るパッケージで包囲
した装置においても同様に得ることができる。ここで、
所定の角度を約５度から３０度とすると、必要な透光性
を確保しつつ多重反射を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による固体撮像装置の構
造を示した縦断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
よる固体撮像装置の構造を示した縦断面図、第３図は本
発明の第１の実施例による固体撮像装置のフレア抑制効
果を調べる実験に用いた装置の構成を示したブロック図
、第４図は同実験により得られたフレア抑制効果を示す
グラフ、第５図及び第６図は従来の固体撮像装置の構造
を示した縦断面図である。 １．１１・・・固体撮像装置、２・・・外囲器、３・・
・保護窓ガラス、４・・・受光素子、５・・・リード、
６・・・シール剤、１２・・・パッケージ、１３・・・
受光表面、１４・・・リード、３１・・・テストチャー
ト、４１・・・水晶ローパスフィルタ、４２・・・レン
ズ系、４３・・・ＣＤＳ回路、４４・・・オシロスコー
プ、４５・・・駆動回路、４６・・・光源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、受光素子と、この受光素子が載置された外囲器と、
   前記受光素子が載置された前記外囲器の受光面側を覆う
   ように設けられた窓ガラスとを備え、 前記窓ガラスは、前記受光素子の受光表面に向かって垂
   直に入射した光が多重反射するのを抑制し得るように、
   前記受光素子の受光表面に対して、所定の傾き角度を有
   するように前記外囲器に設けられていることを特徴とす
   る固体撮像装置。 ２、受光素子と、この受光素子を包囲するように形成さ
   れた透光性樹脂から成るパッケージとを備え、 前記パッケージは、その受光側の表面が、前記受光素子
   の受光表面に向かって垂直に入射した光が多重反射する
   のを抑制し得るように、前記受光素子の受光表面に対し
   て、所定の傾き角度を有するように形成されていること
   を特徴とする固体撮像装置。 ３、前記所定の傾き角度は、約５度から３０度の範囲内
   にあることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像
   装置。